Dr hab. inż. Stanisław Nagy, prof. nzw.

Transkrypt

1 Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Katedra Inżynierii Gazowniczej NOWE EKOLOGICZNE TECHNOLOGIE POZYSKANIA GAZU ZIEMNEGO ZE ZŁÓŻ NIEKONWENCJONALNYCH (SHALE GAS, TIGHT GAS, CBM) Dr hab. inż. Stanisław Nagy, prof. nzw. Forum NFOŚiGW Energia - Efekt Środowisko, Warszawa,

2 Łańcuch gazowy - naturalny Największa innowacja w dziedzinie energetycznej ostatniej dekady (Wall Street Journal (2009)), inni nazywają to rewolucją. Obojętnie jak to nazwiemy, nie jest to nowe zasoby energii. To co jest nowością, to sposób w jaki gaz niekonwencjonalny staje się lokalnie i globalnie możliwy do wydobycia na skutek zastosowania zaawansowanej technologii, która może te obfite źródła energii otworzyć. (Guy Lewis, Dyrektor E&P, Gas Technology Institute)

3 Inwestycje w sektor energetyczny (IEA, 2010)

4 Wiercenie, uzbrojenie, szczelinowanie, eksploatacja odwiertów gazowych

5 Wiercenia. Technologia niezbedna do wydobycia gazu Jedna z najbardziej zaawansowanych technologii wystarczy sobie wyobrazić wykonanie operacji w otworze poziomym w odległości 10 km na głębokości 3 km. Przeciętnie jeden poziomy otwór szczelinowany w 10 sektorach (sekcjach) o długości 650 m zastępuje 48 otworów poziomych o tej długości bez szczelinowania i 957 pionowych otworów udostępniających strefę 30 m złoża (perforacja) dla złoża o przepuszczalności 100nd (10-19 m 2 ).

6 Skala nowych technologii - do 32 otworów z jednego placu. oszczędności związane zarówno z dzierżawa obszaru na wiercenie, dojazdu do placu wiertniczego, wykorzystania urządzenia wiertniczego, system krążenia płuczki wiertniczej, instalacji do szczelinowania i oczyszczania płynów po szczelinowaniu etc. szybsze i tańsze połączenie otworów z rurociągami zbiorczymi i przesyłowymi oszczędności w budowie dróg dojazdowych

7 Dynamika wierceń otworów koniecznych do zastąpienia importu gazu [10 mld m 3 n] oraz roczna produkcja gazu [mld m 3 n] n l.otw. Rok 1 Rok 2 Rok 3 Rok 4 Rok 5 Rok 6 Rok 7 Rok Nagy, 2011

8 Ekologiczne zagospodarowanie złóż gazu Wpływ zagospodarowania złóż niekonwencjonalnych gazu ziemnego na środowisko CBM, tight gas i shale gas Zagrożenia ekologiczne Raporty i statystyki ekologiczne LCA oraz opinie środowisk ekologicznych mity i fakty Aspekty inżynierii złożowej, modelowanie wydobycia zasadnicze problemy Ekonomia wydobycia i możliwe strategie zagospodarowania złóż

9 Rozwiercenie złoża

10 Metodologie uzbrojenia wgłębnego Wykorzystanie mikrosejsmiki Daniels et al., 2007, SPE

11 Zasięg i penetracja szczelin w otworach poziomych Woda podścielajaca - oznaczona na niebiesko Le Calvez, et al., 2007, SPE

12 Metan z pokładów węgla (CBM)

13 Zasoby metanu z pokładów węgla w Polsce 1. Zasoby metanu z eksploatowanych obecnie pokładów węgla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego szacowane są na 150 do 200 mld nm 3, dodatkowo ok. 200 mld nm 3 jest spodziewanych z nieeksploatowanych dotąd pokładów. 2. Zasoby metanu spotykane są w pokładach zalegających na głębokościach od 700 do 1700 m. Koncentracja metanu w węglu waha się od 0.2 do 23 m 3 /t, czasem osiągając nawet 43.5 m 3 /t.

14 Metan z odmetanowania kopalń (Coal Mine Methane (CMM)) Metan z kopalń (CMM) jest odprowadzany przez specjalny system i usuwany wraz z powietrzem wentylacyjnym. Zgodnie z danymi za rok 2004, systemy odprowadzania metanu zainstalowane w kopalniach GZW wyprodukowały 250 mln nm 3 CH 4 /rok, z wydatkiem 480 nm 3 /min. Z czego, 145 mln nm 3 /rok (ok. 57%) zostało spożytkowane, a 106 mln nm 3 /rok stracone, tzn. wyemitowane do atmosfery.

15 Utylizacja gazu z odgazowania węgla Tylko część gazu pochodzącego z odgazowania kopalń GZW jest utylizowana na: 1. Spalane w palnikach suszarni węgla (procesy osuszania fluidalnego), 2. Podgrzewanie wody zaopatrującej kopalnie i ich sąsiedztwo, 3. Kogeneracyjne (skojarzone) wytwarzanie ciepła i elektryczności, 4. Przesył do innych kopalń i odbiorców komercyjnych, 5. Zasilanie i napęd systemów chłodzenia i klimatyzacyjnych, 6. Transport do sieci przesyłowej gazu.

16 Przepływ metanu obniżenie ciśnienia w szczelinach oraz w matrycy węgla poprzez odwodnienie pokładu (do dwóch lat) desorpcja odpowiedniej ilości metanu po obniżeniu cisnienia dyfuzja wolnego (zdesorbowanego) gazu z matrycy do szczelin przepływ dwufazowy (Darcy) gazu szczelinami do odwiertu

17 Faza 2: Nienasycony Woda Węgiel Pęcherzyki gazu, ale nie połączone ze sobą - dlatego nie mogą się przemieszczać

18 Faza 3: Pełny przepływ 2-fazowy W końcu pęcherzyki gazu tworzą ciągłą ścieżkę i gaz zaczyna płynąć pełny przepływ 2- fazowy. Węgiel

19 Desorpcja Przepływ Darcy Węgiel Dyfuzja

20 Problem szczelinowania w węglu Hydraulic fracturing in coalseams, Halliburton, 2005 Advanced Resources International, 2004, FRACTURING TECHNOLOGIES FOR IMPROVING CMM/CBM PRODUCTION

21 Otwory wielodenne

22 Ochrona środowiska plama na technologii wydobycia gazu niekonwencjonalnego? Zanieczyszczenia wód pitnych? Zanieczyszczenia strumieni i cieków wodnych? Zanieczyszczenia powietrza? Emisja hałasu? Zniszczenie dróg? Zniszczenie krajobrazu? Duża emisja CO2?

23 Zakres możliwych badań Technologia wiercenia w złożach konwencjonalnych i niekonwencjonalnych konstrukcje i technologie uzbrojenia wgłębnego złóż niekonwencjonalnych technologie stymulacji złóż gazu w kolektorach niekonwencjonalnych różne dla różnych złóż nie tylko adaptacje, ale nowe techniki Monitoring związany z procesem zagospodarowania złóż gazu monitoring mikrosejsmiczny, hydrochemiczny

24 Dziękuję za uwagę Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Katedra Inżynierii Gazowniczej Dr hab. inż. Stanisław Nagy, prof. nzw. stanislaw.nagy@agh.edu.pl